多线程六 同步容器&并发容器

同步容器(使用的是synchronized,并且不一定是百分百安全)

本篇续 -- 线程之间的通信 ,介绍java提供的并发集合,既然正确的使用wait和notify比较困难,java平台为我们提供了更高级的并发容器来替代

一. Vector&ArrayList

• Vector虽然它的set和get方法都被Synchronized修饰,但是开启两条线程并发访问,一条线程拼命往里写,另一台循环往移除,这样并发访问不一定是百分百的线程安全的,很可能出现数组越界异常,而且现在基本已经不适用它了,它基本被ArrayList替代掉了
• ArrayList是线程不安全的

将ArrayList转换成线程安全的

    ArrayList al = new ArrayList();
    
    Connections.syncchronizedList(al);
    

Map

• 效率低下的HashTable,同Vector类似,它被HashMap替代掉了

  HashTable底层是通过synchronized关键字来实现的,虽然线程安全,但是在高并发的情况下,效率却超级低,因为当一个线程访问HashTable的同步方法时,其他线程拿不到锁,就访问不了它的同步方法,比如线程1使用HashTable的put方法,其他线程不仅不能使用put,就连get()也被阻塞不可以存储null键值

• 线程不安全的HashMap

  在高并发访问的情况下,不会使用HashMap,线程不安全,但是可以存储null键值

将HashMap转换成线程安全的

    HashMap map = new HashMap<>();
    Map map1 = Collections.synchronizedMap(map);

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并发容器J.U.C

一. 并发List--CopyOnWriteArrayList

它是ArrayList 的一个线程安全的变体，其中所有可变操作（add、set 等等）都是通过对底层数组进行一次新的复制来实现的。

• 我们着重的关注点是啥呢? 可能会出现线程安全性问题的方法 set() add() remove(),

基本的使用;

同样实现了List接口,那么其实它的使用和ArrayList完全一样的,只是内部的实现不一样

实现原理

分析add方法

    /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;  //获取锁ReentrantLock
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();  // 获取CopyOnWriteArrayList内部维护的数组
            int len = elements.length;      
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);  // 复制该数组到 newElements数组里面  并扩容
            newElements[len] = e;  //在数组最后添加新的元素
            setArray(newElements); //让替换掉原来的数组 
            return true;    //添加成功
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }



  /**
     * {@inheritDoc}
     *
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }

可以看到,其实类似读写分离, add()可能会出现线程安全问题,因此给它一把锁,get()不会出现线程安全性问题,因此没有锁,如果非要给get也加上锁,那么在add的时候,就不能get了,因为它拿不到锁对象

之所以说是读写分离,读read,读取的原数组,add写的时候,其实不是往原array里面写,而是分如下几步

1. 加锁
2. 拷贝原数组,创建新的数组
3. 添加新的元素
4. 新数组替换原数组
5. 释放锁

分析remove方法

/**
 * Removes the element at the specified position in this list.
 * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
 * indices).  Returns the element that was removed from the list.
 *
 * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
 */
public E remove(int index) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        E oldValue = get(elements, index);
        int numMoved = len - index - 1;
        if (numMoved == 0) //移除最后一个
            setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1)); 
        else {      // 移除其它的,当前元素后面的需要往前移动
            Object[] newElements = new Object[len - 1];
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
            System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                             numMoved);
            setArray(newElements);
        }
        return oldValue;  // 移除谁,返回谁
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

总结一下

• 假如说多线程并发的应用中,绝大部分都是读操作,那么,CopyOnWriteArrayList效率明显高,因为他是读写分离,读没有锁,是在原数组上进行的,写也是线程安全的(加了lock),其中有一点就是它虽然能保证数据的最终是同步的,但是却保证不了实时同步性
• 假如说绝大部分操作是写操作,可以看到,还是挺吃内存的,数组过大,他的效率可能就不一定比同步容器高,在不知道往里面存储多少数据的情况下,慎用.在高并发的互联网环境下这种操作分分钟就导致故障

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二. 并发Set

• 和List步调一致的是,java平台为set集合提供了CopyOnWriteArraySet,它实现了set接口,底层完全依赖CopyOnWriteArrayList因此,它的特性和CopyOnWriteArrayList一致,同样在读多写少的高并发环境下,拥有很高的效率
  
• 同样,在写多读少的高并发环境下,我们可以考虑下面的转换

 Set